多项式函数与形式导数
形式导数
f(x)=∑k=0nakxk 的形式导数定义为:
f′(x)=∑k=1nkakxk−1
形式导数完全按代数规则定义,不依赖极限概念。它满足普通导数的所有代数性质(和、积法则等)。
重因式判定
定理:若不可约多项式 p(x) 是 f(x) 的 k 重因式(k≥2),则 p(x) 是 f′(x) 的 k−1 重因式。
特别地,p 是 f 的重因式 ⟺ p∣(f,f′)。
判定方法
- 计算 f′ 和 (f,f′)
- (f,f′)=1 时,f 有重因式
- 若 (f,f′)=1,则 f 无重因式
复数域上的多项式
代数基本定理
定理:每个次数 ≥1 的复系数多项式在复数域中至少有一个根。
等价表述:n 次复系数多项式恰有 n 个复根(计重数)。
不可约多项式的分类
复数域上的不可约多项式只能是一次多项式 x−a。
实数域上的多项式
虚根共轭定理
定理:若 α 是实系数多项式 f(x) 的复根,则其共轭 αˉ 也是 f(x) 的根。
不可约多项式的分类
实数域上的不可约多项式只有两类:
- 一次多项式 x−a
- 判别式 Δ<0 的二次多项式 x2+px+q
有理数域上的多项式
有理根检验定理
设 f(x)=anxn+⋯+a0∈Z[x]。若既约分数 sr 是 f 的有理根,则 r∣a0 且 s∣an。
本原多项式
Z[x] 中的非零多项式,若其系数的最大公因数为 1,则称为本原多项式。
Gauss 引理
两个本原多项式的乘积仍是本原多项式。
推论:整系数多项式在 Z[x] 中可约 ⟺ 在 Q[x] 中可约。
Eisenstein 判别法
设 f(x)=anxn+⋯+a0∈Z[x]。若存在素数 p,使:
- p∤an
- p∣an−1,an−2,…,a0
- p2∤a0
则 f(x) 在 Q 上不可约。
经典例子:
- xn−2 在 Q 上不可约(取 p=2)
- 割圆多项式 Φp(x)=xp−1+⋯+x+1 在 Q 上不可约
| 数域 | 不可约多项式特征 | 关键工具 |
|---|
| C | 只能是一次 | 代数基本定理 |
| R | 一次或判别式 < 0 的二次 | 虚根共轭 |
| Q | 极其复杂 | Eisenstein 判别法 |